§ 30–31. Слагаемые успеха насекомых

Определения и обозначения

Хитиновый покров — наружная оболочка, которая защищает тело насекомого и служит ему опорой. Она твёрдая и не растёт вместе с телом. Поэтому, чтобы увеличиваться в размерах, насекомое должно сбросить старый покров; это называется линькой. Новая оболочка сначала мягкая, а затем затвердевает.

Трахеи — разветвлённые воздухоносные трубочки внутри тела насекомого. Воздух проходит по ним к тонким ответвлениям, а оттуда кислород поступает непосредственно к тканям. Такая система нужна, чтобы доставлять кислород туда, где он используется клетками. Кровь насекомого не переносит кислород по всему телу, как это происходит у многих других животных.

Полное превращение — развитие, в котором последовательно сменяются яйцо, личинка, куколка и взрослое насекомое. Личинка обычно сильно отличается от взрослой особи внешним видом и образом жизни. В стадии куколки происходят большие изменения, после которых появляется взрослое насекомое. Такое развитие помогает разделить задачи разных возрастных стадий.

Неполное превращение — развитие, при котором из яйца выходит личинка, похожая на взрослое насекомое, а стадия куколки отсутствует. Молодая особь постепенно растёт и становится взрослой, проходя линьки. Сходство стадий помогает понять, что перед нами насекомые одного вида, но их размеры и развитие ещё не завершены. К этому типу относятся, например, кузнечики.

Как это устроено

Небольшое тело позволяет насекомым проникать в узкие щели и укрываться от неблагоприятных условий. Прочный хитиновый покров уменьшает риск повреждений и помогает телу сохранять форму, поэтому он полезен при жизни на земле, на растениях и в других местах. Однако твёрдая оболочка не может постепенно растягиваться, как эластичная ткань. Когда тело под ней увеличивается, насекомое линяет, сбрасывает старый покров и получает возможность расти до затвердевания нового.

Кислород нужен тканям для жизнедеятельности, и у насекомых он поступает к ним по трахеям. Трахеи разветвляются внутри тела, поэтому воздух подходит близко к разным органам и тканям. Такая доставка не требует, чтобы кислород сначала переносился кровью. Это связано с особенностями кровеносной системы насекомых: она не выполняет основную функцию переноса кислорода, поэтому эту задачу берёт на себя трахейная сеть.

Крылья дают насекомым возможность перемещаться на большие расстояния, чем при ходьбе или прыжках. Благодаря этому они могут расселяться, находить новые источники пищи и встречать партнёров для размножения. Полёт также помогает быстрее покинуть место, где появился враг или закончилась пища. Крылья у разных групп устроены и используются по-разному: они могут быть приспособлены к полёту, защите или другим особенностям образа жизни.

При развитии с превращением личинка и взрослая особь могут жить в разных условиях и питаться разной пищей. Это возможно потому, что в ходе развития тело и образ жизни насекомого меняются. Если стадии используют разные ресурсы, им не приходится так сильно конкурировать друг с другом. При полном превращении заметное преобразование происходит в куколке, а при неполном отдельной стадии куколки нет.

Многие насекомые оставляют большое количество потомков, и это повышает вероятность, что часть из них выживет. Это особенно полезно, если яйца и молодые особи часто гибнут от нехватки пищи, врагов или условий среды. Короткий жизненный цикл позволяет некоторым видам быстрее давать новые поколения и распространяться. У отдельных насекомых выживанию потомства помогает забота взрослых особей: она может защитить яйца или молодых особей и увеличить их шансы развиться.

Приспособления насекомых и их значение

Читайте таблицу слева направо: сначала найдите приспособление, затем проследите, как оно устроено и к какому результату приводит. Так легче увидеть связь между особенностью тела или развития и преимуществом для насекомого. Ни одно из этих свойств само по себе не объясняет успех всех насекомых.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, какую пользу насекомому дают прочный наружный покров и небольшие размеры. Нужно назвать не только преимущества, но и ограничение, связанное с ростом тела. Свяжите устройство покрова с тем, как насекомое увеличивается.

1. Сначала определим роль покрова: он защищает тело и служит опорой, поэтому насекомому легче сохранять форму и переносить внешние воздействия.
2. Затем учтём размеры: небольшое тело позволяет использовать маленькие укрытия и осваивать места, куда крупному животному попасть труднее.
3. Наконец, проверим, есть ли у покрова ограничение: он не растёт вместе с телом, поэтому рост требует линьки и образования новой оболочки.

Ответ. Прочный покров защищает насекомое, а малые размеры помогают использовать разные укрытия и места обитания. Но покров не растягивается вместе с телом. Поэтому для роста насекомому приходится линять.

Задача 2. Сравните развитие бабочки и кузнечика: назовите последовательность стадий и укажите, чем различаются личинки и взрослые особи. Для сравнения важно не перепутать наличие куколки. Затем объясните, почему различие между молодыми и взрослыми особями может быть полезно.

1. У бабочки развитие с полным превращением: яйцо → личинка-гусеница → куколка → взрослая бабочка.
2. У кузнечика превращение неполное: яйцо → личинка → взрослый кузнечик. Личинка похожа на взрослую особь, но меньше и ещё не завершила развитие; куколки нет.
3. Сравним образ жизни: у бабочки гусеница и взрослое насекомое заметно различаются, а у кузнечика личинка и взрослая особь сходны по общему облику. Если стадии питаются разной пищей или используют разные места, конкуренция между ними уменьшается.

Ответ. У бабочки есть яйцо, личинка, куколка и взрослая особь; у кузнечика — яйцо, похожая на взрослого личинка и взрослая особь. Куколка характерна для полного превращения, а при неполном её нет. Различия между стадиями могут уменьшать конкуренцию за пищу и пространство.

Задача 3. На лугу одновременно живут личинки и взрослые особи одного вида, питающиеся разной пищей. Объясните, как это может повысить успешность вида. Здесь нужно рассмотреть не отдельную особь, а то, как разные стадии развития используют ресурсы среды. Учтите, что пища не единственный ресурс, за который могут конкурировать животные.

1. Определим, что личинки и взрослые особи принадлежат одному виду, но находятся на разных стадиях развития.
2. Разная пища означает, что обе стадии не полностью зависят от одного и того же источника ресурсов. Поэтому им меньше приходится конкурировать друг с другом.
3. Если каждой стадии доступны необходимые пища и пространство, больше особей может выжить и дать потомство. Это повышает вероятность сохранения вида на лугу.

Ответ. Разное питание личинок и взрослых особей уменьшает конкуренцию внутри вида за пищу. Благодаря этому обе стадии могут использовать разные ресурсы луга. Если условия для них подходят, шансы вида сохраниться возрастают.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что хитиновый покров растёт вместе с насекомым. Так можно подумать, потому что у насекомого есть наружная оболочка, а увеличение тела не всегда заметно сразу. Проверьте себя: вспомните, может ли твёрдый покров растягиваться и зачем нужна линька. Если старую оболочку приходится сбрасывать, значит, она не увеличивается вместе с телом.

Ошибка — называть куколку обязательной стадией для всех насекомых. Такое представление возникает, если запомнить жизненный цикл бабочки и распространить его на остальных насекомых. Чтобы проверить ответ, сравните полное и неполное превращение: у полного есть куколка, а у неполного её нет. Поэтому развитие кузнечика нельзя описывать стадией куколки.

Ошибка — думать, что крылья нужны только для полёта. Полёт заметен, поэтому легко упустить, что перемещение помогает решать и другие задачи. Проверьте себя, спросив, куда насекомое может попасть благодаря крыльям и от чего уйти. Они помогают расселяться, искать пищу и партнёров, а также спасаться от врагов.

Ошибка — считать, что трахеи переносят кислород кровью. Путаница появляется из-за того, что у многих животных кислород разносится по телу кровеносной системой. Проверка проста: проследите путь воздуха у насекомого — он идёт по трахеям прямо к тканям. Кровь не выполняет здесь основную работу по переносу кислорода.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать основные части тела насекомого, наружный скелет и то, что у животных бывают разные стадии развития. Эти знания помогают объяснить, почему насекомое линяет и как устроен его жизненный цикл. Позже приспособления насекомых пригодятся при изучении разнообразия членистоногих и связи организмов со средой. А различия в питании личинок и взрослых особей помогают разбираться в пищевых связях экосистем.

Что запомнить

• Насекомые успешны благодаря сочетанию нескольких приспособлений, а не одной особенности.
• Хитиновый покров защищает тело, но требует линьки при росте.
• Трахеи доставляют кислород непосредственно к тканям.
• Крылья помогают насекомым расселяться и находить необходимые ресурсы.
• При полном превращении есть стадия куколки, при неполном — нет.
• Разные стадии развития могут использовать разные ресурсы и меньше конкурировать.
• Большое число потомков повышает шансы вида сохраниться.